专利名称：使用护孔环及一体铸成的容器的热交换器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热交换器，具体而言，涉及一种在管件与端板的接头处使用护孔环的机动车热交换器。
热交换器，尤其是用于机动车上的热交换器可以是液体与空气的热交换器，(例如用于发动机致冷剂的散热器，空调冷凝器和蒸发器及油冷却器)，也可以是空气与空气的热交换器(例如增压空气冷却器)。液体与空气及空气与空气的热交换器一般包括一入口容器或入口导管，一出口容器或出口导管，和在容纳被冷却流体的容器或导管之间延伸的管道。端板通常设置于容器上，用于与管道机械连接及流体连接。连接到管道上的散热片在管道内的液体或气体与外部环境的大气之间传递热量。通常情况下，还包括一机械框架或结构，从而为散热部件提供结构强度而且还形成用于将散热装置固定于汽车或其它所用机器上的装置。
如
图1和2所示，常用的热交换器的芯体即在本说明书中为散热器的芯体20由多个垂直排列并平行隔开的管道22组成，在管道之间设置有散热片。这些散热片可以是设置于图1所示的组合芯体中的平面型24或螺旋型26。任何一种散热片都可以包括散热孔(未示出)，以增加热传递。散热片一般由铝、黄铜、铜或其它导热金属或合金的条带制成。平面型散热片24一般是由金属薄板制成的，金属薄板上围绕一孔形成有一套环。管道22可被插入到带套环的开口内并将多个散热片叠加在一起，其目的是在芯体内形成散热片组。螺旋型散热片可以S形花纹延伸，其中条带在相邻的管道之间设置有多个交替的褶曲。褶曲的底部一般通过钎焊或锡焊固定于管道上。底部之间的条带部分在管道之间延伸。在S形的散热片中，其花纹与正弦波相似，但在S形散热片30中其花纹为锯齿形。管道22的端板超出芯体20的散热片组延伸，以连接到端板和容器上。
端板28a和28b分别位于芯体20的顶部和底部，而且端板上还设置有孔，以容纳并密封管道22的上端和下端。上部容器和下部容器34a和34b通常被分别焊接或锡焊到端板28a和28b上，而且还包括用于热交换器的一个入口36和一个出口38。侧面的支撑板32或其它结构可被用于在芯体的两侧固定容器和端板，而且能够使完整的热交换器固定于汽车或机械框架上。
所采用的管道可以是圆形或椭圆形的，或者可以是具有圆形端部的椭圆形。现有技术中，焊接管道与端板之接头的方法已经被公开，例如美国专利5,407,004，在本文中参考引用。
使用时，源于内部的热液体或热空气的热量使管道的长度由于热膨胀而扩张并增加。由于容器或导管通过框架或结构相对固定，因此管道长度的增加将会在容器和相连接的端板上，尤其是在管道与端板之间的接头处产生很大的机械应力。另外，热交换器内热液体或热空气的压力将会使容器或导管及端板变形，并在管道与端板的接头上产生额外的压力。由热膨胀和内部压力产生的应力叠加可能使热交换器产生早期损坏。在管道与端板的接头处产生的断裂是最常见的损坏方式。为避免热交换器由于热膨胀和内部压力而损坏，已经采取了很多办法。大部分方法都属于一种或两种类型1)提高易损区域强度的方法；和2)在易损区域产生弹性变形的方法。形成弹性变形的方法已引起设计人员的兴趣，因为与任何必须提供更多的材料以实现强度提高的方法相比，这些方法能够提供一种解决热膨胀和内部压力的更经济的方法。
汽车发动机的冷却散热器有时也在管道与端板之间设置弹性接头。本发明的受让人采用图3所示的特殊弹性设计的端板制造机车散热器已经三十(30)多年了。金属端板28可通过螺栓固定被连接到容器(未示出)上，而且端板上还设置有特大型的孔或开口，以容纳从散热器中心部分延伸的椭圆形黄铜管道22。平板式的散热片24设置有围绕管道装配的套环25。在端板上的开口内设置有椭圆形的黄铜套筒44。这些套筒通过模压制成的硅橡胶40连接到端板上。接着，套筒被锡焊到穿过套筒延伸的中心管道上，以在管道与端板之间形成一个无泄漏的弹性接头。尽管在机车的一般运行条件下，这种方法已经是一种非常有效的设计，但其制造成本却很高。
在二十世纪70年代，机动车的散热器是用圆形的铝管、铝板散热片、铝制端板和塑料容器制造而成的。模压成形的橡胶薄片在端板上的每个管孔上都设置弹性的护孔环，而且还设置有用于将端板密封到塑料容器上的垫圈，该垫圈通过端板上的卷曲薄片连接到端板上。管道插入到端板孔上的橡胶护孔环内将会挤压橡胶的护孔环，从而使管道与端板形成弹性密封的连接。但是，要将所有芯管同时插入到端板孔内需要相当大的力。由于在装配过程中芯体和端板的损坏问题及以所需的护孔环压缩量完成芯管与端板的配合所需的小公差，使得这种设计方案仅限于较小的装置。
其它类型的散热器还将橡胶护孔环应用于管道与端板的接头上。这些散热器围绕单个带散热片的管件进行设计，其中所述管件具有圆形的端部和椭圆形的横截面，而且沿其大部分长度设置有散热片。如前一设计方案所述，管道与端板的密封是通过在管道与端板之间护孔环的压缩来实现的。但在这个可选设计中，管道被单独装配到端板上，从而避免了大的装配力。这样就允许大型的散热器结构应用于重型建筑设备上。但是，已经发现使用具有圆形端部的管件将使这种设计方案局限于具有相当宽管间隔的芯体上，与大部分芯体的设计方案相比，这种设计导致较差的热力性能。
美国专利4,756,354和5,205,354描述了一种使用在整个长度上具有圆形横截面的管件散热器。这种设计如图4所示，管道22通过套环开口25被压入平板散热片24中。管端通过设置于端板28之开口内的硅橡胶护孔环42延伸。该护孔环包括一中央圆周槽及分别在端板顶部和底部延伸的顶部和底部凸缘。由于采用环形的管件，因此与大部分散热器的设计方案相比，这种设计方案还是存在热力性能差的问题，而且必须以小公差实现管件与端板开口之间护孔环所需的压缩量，以密封接头。美国专利5,052,475和5,226,235公开了用环形的护孔环分别将环形管件密封到锡焊容器和焊接容器上的方法。英国专利29,777公开了使用圆形的管件和管板与端板一体铸造成形的方法，但是当完成铸造之后，还要在管板上钻出管孔，或者通过其它方法形成管孔。
目前，使用钎焊铝芯的空气对空气的热交换器已在工业上批量生产，其中铝芯内包括有椭圆形的管道。具有特大椭圆形开口的铝制端板被焊接到铸造而成的铝制导管上。(完全通过铸造制成的容器/端板的组合已不再使用)。椭圆形的硅橡胶护孔环，或者与上述’361号专利类似的部件被插入到焊接容器之端板上的开口内。这样，涉及容器/端板组合成应用护孔环的热交换器的钎焊、焊接和机械加工给制造工艺增加了处理和其它成本。
由于现有技术中存在着问题和缺陷，因此本发明的一个目的是提供一种改进的热交换器，这种热交换器在管件与端板的接头上使用护孔环，而且能够在不用焊接或钎焊的前提下很容易地被制造出来。
本发明的另一目的在于提供一种装配热交换器的改进方法，这种方法在容器的管件与端板的接头上使用护孔环，而且容器上还一体地设置有以最少的机加工制成的端板。
本发明的再一目的在于提供一种制造用于热交换器的端板和容器部件的改进的方法。
本领域的技术人员应该清楚，上述目的及其它目的可通过本发明得以实现，本发明提供了一种热交换器，包括铸造而成的组合式端板和容器，这种组合式的结构包括一个端板部分及与端板部分成一体的容器部分。铸造而成的端板与容器的组件在组件的端板部分上设置有至少一个最初铸造而成的开口，在组件的容器部分上设置有至少一个最初铸造而成的开口，这些开口被用作冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道。一管件被安装于端板部分的开口内并通过该开口延伸，密封装置使管件相对端板部分密封，以防止围绕管件的泄漏。
在本发明的另一方面，铸造端板和容器的组件在组件的端板部分上设置有多个最初铸造的开口，以用作冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道。管件被安装于端板部分的开口内并通过这些开口延伸，密封装置使管件相对端板部分密封，以防止围绕管件的泄漏。
密封装置最好包括一弹性的护孔环，而且端板部分的开口、管件的截面及护孔环都是椭圆形的。组合式铸造端板和容器最好包括一长度大于宽度的矩形端板部分和一排沿其长度方向延伸的多个椭圆形端板开口，椭圆形端板开口的大直径沿端板部分的宽度方向延伸。
本发明的又一方面在于提供一种制造热交换器的方法，其包括以下步骤a)提供一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，铸造端板和容器的组件在其端板部分上包括至少一个最初铸造而成的开口，而且在其容器部分上包括至少一个最初铸造而成的开口，以用于冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道；b)在热交换器的芯体内形成一个管件，用于插入到端板的开口内；c)将管件密封到端板部分的开口上。
或者，上述方法的步骤(a)也可包括提供一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，铸造端板和容器的组件在其端板部分上包括多个最初铸造而成的开口，以用于冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道；上述方法中的步骤(c)可包括c1)提供一个弹性护孔环，该弹性环包括一用于在端板开口内延伸的主体部分；c2)将护孔环插入到端板的开口内；c3)将管件插入到端板部分的开口内并且穿过护孔环的主体部分。
该方法还可包括在步骤(c)之前完成端板部分的铸造孔的步骤。
本发明的另一方面在于提供一种制造热交换器的方法，其包括以下步骤
a)分别对应于所需组合式端板和容器的内部结构和外部结构，形成内部模具部分和外部模具部分，这种组合式的结构包括与容器部分成一体的端板部分，端板部分和容器部分各包括至少一个开口，以用作冷却剂的通道；b)通过端板和容器部分上的开口连接内部模具部分和外部模具部分，以在外部模具部分内支承内部模具部分，并且对应于组合式端板与容器的结构在其间形成一空间；c)用熔融的金属充填上述的空间并固化熔融的金属，以形成一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，这种铸造的端板与容器组件在端板部分上设置有至少一个开口，在容器部分上设置有至少一个开口，以用作冷却剂进出铸造端板与容器组件的通道；d)从外部模具部分上取下铸造的端板和容器组件；e)从铸造的端板与容器上取下内部模具部分。
这种方法也可包括以下步骤a)分别对应于所需组合式端板和容器的内部结构和外部结构，形成内部模具部分和外部模具部分，这种组合式的结构包括与容器部分成一体的端板部分，端板部分上设置有多个开口，以用作冷却剂的通道；b)通过端板部分上的开口连接内部模具部分和外部模具部分，以将内部模具部分支承在外部模具部分内，并且对应于组合式端板与容器的结构在其间形成一空间；c)用熔融的金属充填上述的空间并固化熔融的金属，以形成一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，这种铸造的端板与容器组件在端板部分上设置有多个开口，以用作冷却剂进出铸造端板与容器组件的通道；d)从外部模具部分上取下铸造的端板和容器组件；e)从铸造的端板与容器上取下内部模具部分。
内部模具部分最好通过端板部分上的开口和/或通过容器部分上的开口从铸造的端板与容器上取下。将模具部分取下之后，该方法可包括将热交换器芯体上的管件插入到铸造的端板与容器上的开口内并将管件固定于所述开口内。
本发明的特征具体如所附的权利要求书所述。附图仅为了便于说明，而不必按照一定比例绘制。结合附图，参照具体的说明，将会在结构和方法上更好地理解本发明，其中附图图1为现有技术中常用的一种热交换器芯及端板部件的前视图；图2为现有技术中常用的一种组装好的散热器的立体视图；图3为现有技术中使用模压成形的硅橡胶的管件与端板接头的剖视图；图4为现有技术中使用护孔环的管件与端板接头的剖视图；图5为本发明优选的一体铸造成形的端板与容器的立体视图；图6为图5一体铸造成形的端板与容器的局部剖开的前视图；图7为图6一体铸造成形的端板与容器的端板部分沿剖面线7-7的剖视图；图8为图5一体的端板与容器仍在铸造模具中的后部剖视图；图9为图5一体的端板与容器仍在铸造模具中的侧面剖视图；图10为图5一体的端板与容器仍在铸造模具中的顶部剖视图；图11为用于本发明热交换器中的优选护孔环的侧视图；图12为图11护孔环的顶部视图；图13为本发明一体的端板与容器的端板部分在插入护孔环前的底视图，其中所述端板部分上设置有用于椭圆形管件的开口；图14为在本发明一体的端板和容器的管件与端板部分接头处护孔环另一实施例的剖视图；图15为在本发明一体的端板和容器的管件与端板部分接头处护孔环又一实施例的剖视图；图16为局部剖开的立面图，图中示出了与接头中采用护孔环的芯体内管件及散热片配合的本发明一体的端板与容器的端板部分；图17为设置有本发明之优选护孔环的一体铸造成形的容器和端板部件的部件分解图18为根据本发明制成并装配好的增压空气冷却器的立体视图。
本发明主要涉及一种空气与空气的热交换器，这种热交换器可被用作增压空气冷却器或中间冷却器，这些冷却器可用于涡轮增压或增压式发动机。但是，其还可被用于其它类型的热交换器上，例如在本发明的背景技术部分所述的那些热交换器，象散热器、油冷却器等。本发明提供一种具有一体铸造的组合式端板和容器的热交换器，这种组合式结构在端板部分上设置有孔，而且还设置有管件与端板部分的弹性接头，以使由于管件的热膨胀和容器内的内部压力之合成而产生的管件与端板上的应力最小。尽管可使用其它形状和截面的管件，但最好使用椭圆形管件来封闭管件之间的空隙，以实现芯体最佳的热传递性能。
根据本发明，热交换器采用端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器。如图5-7所示，组合式端板和容器100具有一中空的容器部分106，该容器部分内设置有一入口或出口102，用于与汽车或要被冷却的流体进出热交换器部件的通道相连接。封闭容器100之端部的是一个一体的矩形端板部分28，该端板28上设置有多个开口52，用于容纳弹性的护孔环，而且热交换器芯体部件上的管道装配在这些护孔环内。
端板部分的开口52最好为椭圆形的，而且单行排列，以容纳相应形状的椭圆形护孔环和管件。也可以使用多排管件。在本说明书中，术语“椭圆形”是指具有整体平滑弯曲周边的任何非圆形轴向(即垂直于管件的轴线)剖面，例如椭圆形或具有倒角的矩形，或其它的扁圆(obround)或卵形。由于具有椭圆形的剖面形状，因此这种管件和开口沿一个方向上的直径要大于沿另一(通常为垂直)方向上的直径，在本文中分别称之为“大直径”和“小直径”。尽管椭圆形管件及椭圆形端板开口和护孔环为最佳的，但也可使用其它形状的管件、开口和护孔环结构，例如环形或矩形。
端板部分28最好为矩形结构，其长度l大于宽度w。开口52被对直，以使椭圆形的较大尺寸在端板部分28的宽度方向上被示出，并大体穿过整个宽度w延伸。这样，各个开口52就可沿端板部分28的长度l单排并列对齐。
优选实施例的一体的端板和容器及铸造模具之后部、侧面及顶部剖视图分别如图8、9和10所示。模具108包括一外模具部分112和一内模具或壳状型芯部分110，其中外模具部分112的内表面与一体的端板与容器100的外表面相一致，内模具部分110的外表面与一体的端板与容器100的内表面相一致。外模具部分112和壳状型芯部分110最好由沙或沙与树脂的组合物制成，沙或沙与树脂的组合物被压紧并成形，以分别在其内表面和外表面上形成近似的结构。在形成模具108的过程中，壳状型芯110最好通过将树脂与沙的混合物浇注到具有一体的端板与容器100之内表面结构的模具(壳状型芯盒)内而成形。接着，对模具加热，以使树脂和沙的混合物在表面上凝固，从而在树脂和沙的混合物凝固之前，中止加热之后，形成一刚性的壳体。
接下来，将壳状的型芯从壳状的型芯盒中取出，并通过一开口将未凝固的沙与树脂从内部中除去，只留下中空的壳状型芯。制成壳状型芯110之后，其被放置于模具112(最好由两部分组成，以与一体的端板和容器100的外表面相一致)内，从而在其间形成一个与一体的端板与容器的组件100相一致的空间。
根据本发明，已经发现壳状型芯110可通过沙或沙与树脂的混合物在区域116和部分118被压紧成形的部分被连接并支撑在外模具部分112上，区域116与容器部分的入口/出口102相一致，而部分118与端板部分的开口52相一致。壳状型芯110和外部模具112在入口/出口(模具部分116)及至少一个端板部分的开口(模具部分118)处被连接。浇口部分114形成于外部模具112上，以将熔融的金属输送给模具的各个不同部分。
当内模具部分和外模具部分之间的空间内充入熔融的金属，例如熔融的铝之后，就可对材料进行冷却和固化，并围绕最终成形的一体铸造的端板和容器组件100除去内模具部分和外模具部分。除去模具的操作一般包括通过摇动或震动打碎沙和/或沙/树脂的混合物。由于壳状型芯材料100位于最终成形的铸造端板和容器组件内，因此型芯的各个部分可根据需要通过入口/出口102和/或端板部分的开口52被除去。
在将最终成形的一体铸造的端板/容器组件取出后，可根据需要进行其它的机加工或精加工。例如，如果入口/出口102和/或端板部分的开口52需要保证更小的公差，那么就可通过机加工对这些开口进行修整。或者，保留这些开口铸造成形后的状态，以用于热交换器的最后组装。而且，其它的开口，包括端板部分的其它开口52也可被加工成铸件。
尽管可根据需要采用其它的密封装置，例如焊接、锡焊和粘接等，但护孔环最好为管件与端板部分之开口的密封装置。处于不受应力或处于未变形状态下的本发明之优选护孔环如图11和12所示。护孔环50最好由硅橡胶或其它弹性的柔性聚合物或其它能够对热交换器的其它部件形成良好密封的材料制成，这种材料通常为金属或合金。护孔环50包括一主体部分，该主体上设置有一开口，用于容纳热交换器芯体上的管件。一径向向外延伸的凸缘58设置于主体部分的第一上端上，一径向向里延伸的凸缘60设置于护孔环的第二下端上。应该理解本文中的相对方向仅在附图中作为参考使用，护孔环和其它部件可被用于图中未示出的任意位置上。向外的凸缘58包括一向下延伸的倾斜部分62，该部分62还向里朝向护孔环50的外壁部分54延伸，而且从外壁部分54直线延伸到护孔环的下端。内壁56从护孔环的上端向下直线延伸，直到其到达径向向里凸出的凸缘60。从图11的侧视图中可看到，上部凸缘和下部凸缘58、60都具有圆形的倒角。但是，其它形状或结构的凸缘也可被使用。而且，护孔环50的主体部分还可以是锥形的。
护孔环50具有与端板28上椭圆形开口52的形状相一致的结构，开口52被加工成具有能够容纳端板芯体上的管件22的尺寸(见图13)。在装配过程中，最好将护孔环50插入到端板开口52内。接下来，将热交换器的管体插入护孔环内。由于上部凸缘58是护孔环从主体径向向外延伸的唯一部分，因此有利于将管体从端板的一侧插入。护孔环最好从端板部分上的“空气”侧插入，即端板部分暴露于热交换器外部的周围大气环境下的热交换器。具有向里凸出的端部的护孔环之下端被首先插入端板部分的开口内，完成插入工序后，其下端从端板的“流体”侧伸出，即从暴露于热交换器内之空气或液体侧伸出。当完全插入后，向外的凸缘58仍保持在端板开口52的外部，而且最好与端板部分的空气侧表面接触。
在图13中，可看到，端板28的宽度w只是略大于端板开口52的大直径(而且只是略大于以虚线示出并插入到端板开口内的管体22的大直径)。这样就使端板的挠曲最小化，而且使端板部分的强度最大。此外，端板部分最好设置有相对平直或平面状的中央部分，该部分内容纳着用于管体端部的开口。
向里的凸缘60之内径最好小于管端的外径，从而在管体插入之后，护孔环50之下端的外壁被径向向外推出。由于护孔环材料的弹性，管体在下部拉伸护孔环，并使其壁挠曲，以在向里的凸缘60与管体的端部之外表面形成良好的密封接触，并其围绕管体形成紧密的密封。此外，向里凸缘60的膨胀将使护孔环的外壁部分54向外凸出或向外推出，外壁部分54锁定在端板部分的开口52之边缘上并与其边缘形成密封，从而防止护孔环滑出端板部分的开口。护孔环对管体及端板的密封还可通过容器/端板组件内内部压力的作用而得到进一步增强，该组件的内部压力用于迫使凸缘69以O形密封件的形式径向向里与管体及端板部分形成紧密密封。护孔环上端58的内部表面还可被向里推动，以接触管体的外表面，从而形成防止泄漏的密封。另外，向外的凸缘58之下部的外边缘也可以密封端板部分的开口52，以形成附加密封。
还可采用护孔环设计方案的变形，例如图14和15所示的技术方案。如图14所示，在右侧，无管体插入的无应力护孔环72包括一外表面84，该外表面在终止于向里的凸缘80之前靠近下端向里弯曲。而且，当护孔环被首先插入，但不是尺寸过大而使护孔环变形时，外壁84滑动装配在端板部分的开口内。上部向外的凸缘76也是矩形的横截面，如图所示。但是，对于另一种护孔环72的结构而言，存在相同的工作原理。管体22从端板部分28的空气(上)侧沿箭头75所示的方向穿过护孔环的主体部分被插入，以使下部向里的凸缘80密封管件22，从而使护孔环的外体部分向外拉伸，以锁紧并密封端板部分的开口。
图15示出了本发明护孔环的另一可替换实施例74。该实施例与上述的护孔环50的主要区别在于下部向里的凸缘82还包括一向外延伸的部分，以当管件22沿方向75穿过护孔环的主体被插入时，增强护孔环在端板部分28之开口边缘上的锁紧能力。本发明的效果不变，就是说，在管件与端板部分之间的护孔环不受挤压而形成的密封允许在管件与端板孔的位置上存在更大的公差。
总之，使用本发明护孔环结构的热交换器组件可通过将护孔环插入端板部分而开始，其中端板部分在上述的在前步骤中与容器一体铸成。护孔环最好是从端板部分的空气侧插入到端板部分的开口内之后，接着将用于热交换器的管件从插入护孔环的同一侧插入。这些管件可以单个即每次一个地被插入，或者由于护孔环的结构而仅需要较小的装配力，所以最好使管件作为整个芯体组件的一个部件同时被插入。
本发明还致力于芯体内螺旋散热器的优选应用，如图16所示。散热片70由薄金属带制成，例如铜、铝或具有高导热性的黄铜。这些螺旋形散热片70被弯成一系列交错排列的褶曲，从而使这些褶曲的底部与管体22相接触。散热片在底部92被锡焊或钎焊到管体上，以在管件22与散热片70之间形成良好的导热性，并形成一个整体的芯体部件，在芯体部件内，散热片接触邻近的管件，而管件接触邻近的散热片。在交错排列的底部92之间的散热片部分70将大部分热量从管道内的流体传递给热交换器外的周围空气。散热片70沿管件22延伸并终止于靠近管端48的条带之自由端93。
为了给端板部分提供空间，为了将护孔环50锁定在端板28内，在热交换器芯体的制造过程中，在将散热片钎焊或锡焊到管道上之前，靠近管端48压缩螺旋形散热片70。条带也最好被切割，从而使几乎所有散热片70的自由端都终止于底部所在的位置上，即紧邻管体的外表面或与管体的外表面接触，而不是终止于管体之间的某一位置上。装配后，散热片的这种压缩或“梳毛(combing)”允许管端48延伸一个长度“l”，以将管体正确地定位于容器/端板组件内并有助于将护孔环锁紧在端板部分之开口内的适当位置上。这样，压缩式的散热片70就会与护孔环50的上部凸缘58接触并抵靠在凸缘58上，以将其固定到位。此外，由于散热片70的自由端在底部被切割，而不是随意切割，这样就避免了将部分散热片意外地导入护孔环和管体之间的区域内。
如图17所示，铸造的容器100a具有一容器孔102a，该孔可用作容器的入口或出口，而一体的端板部分28a包括一用于管件的精加工开口52a。护孔环50可被插入加工完毕的铸造端板/容器组件的端板开口52a内。单个的护孔环最好通过连接板68被连接，所述连接板由相同于护孔环本身的弹性材料制成。
当一体的容器/端板组件及护孔环装配好后，整个热交换器也就装配好了。如图18所示，热交换器110包括芯体94，该芯体94在其上侧和下侧设置有结构芯体的延伸部分96，而一体的端板/容器100b、100c分别设置有容器部分16b、106c。这种芯体的延伸部分设置有伸出的端部，该伸出的端部与两个相对的一体化端板/容器组件100b、100c的对应部分配合。从管道与散热片芯体组件延伸的管件与端板部分28b、28c上的对应护孔环开口对准并部分插入到对应的护孔环开口内，接着整个容器/端板及护孔环组件在两端被抵靠在芯体上。设置一个机械紧固件104a、104b，以在芯体94的两端连接容器100b、100c。设置这种机械式紧固件，从而使容器易于从芯体上拆卸下来，进行维修。可采用任意类型的机械紧固件，例如螺栓或搭扣式接头。搭锁装置是优选的，这种搭锁装置利用一个从容器伸出的倾斜凸起搭扣在支撑件96之端部的对应孔内。
根据本发明，已经发现上述铸造一体式端板/容器组件的方法当用弹性护孔环将管端固定在端板开口内时尤其能够产生良好的效果。另外，管件相对端板孔的精确定位并不是很严格的，因为这种结构并非决定于管件与用于密封的端板孔内部之间护孔环的精确压缩。端板并非与管件及芯体与端板/容器之间接头的机械装配易于整个装置的拆卸，以在损坏的情况下更换芯体。由于管件与端板的弹性接头能够使由热膨胀而产生的管件与端板部分的应力最小而且在结构件与容器之间的接头上产生非常低的应力，因此可以使用机械接头。此外，将增压空气冷却器或其它热交换器最终装配到汽车内的其它结构上形成了足够的附加机械支撑，因此不必焊接侧面支架。
本发明还提供了椭圆形管件、护孔环及端板孔的使用，从而与使用圆形管件、护孔环及端板孔相比，本发明允许芯体管件之间更小的间隔。芯体内这种更小的管间隔将提供最佳的热传递性能。
因此，可以看出，在不脱离本发明保护范围的前提下，可以对上述结构作出某些变化，因此可以有效实现由前述说明得出的上述目的；而且所有包含于上述说明及附图中的内容都只是说明性的，而不具有限制性的意味。
尽管已参照最佳实施例对本发明作出了说明和图示，但应该理解在本发明的范围内可以作出许多变化，因此所附权利要求书包括所有的等同替换。
权利要求
1.一种热交换器，包括一铸造而成的组合式端板和容器，包括一个与容器部分成一体的端板部分，所述铸造的端板及容器组件在其端板部分上设置有至少一个最初铸造而成的开口，在其容器部分上设置有至少一个最初铸造而成的开口，这些开口用作冷却剂进出所述铸造端板和容器组件的通道；一管件，容纳于端板部分的开口内并穿过所述开口延伸；用于使所述管件相对所述端板密封的装置，以防止围绕所述管件的泄漏。
2.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于所述密封装置包括一弹性的护孔环。
3.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于所述端板部分的开口和管件的剖面为椭圆形。
4.根据权利要求2所述的热交换器，其特征在于所述端板部分的开口、管件的剖面及所述护孔环都是椭圆形的。
5.根据权利要求1所述的热交换器，其特征在于所述组合式铸造端板和容器设置有一长度大于宽度的矩形端板部分和一排沿其长度延伸的多个椭圆形端板开口，所述椭圆形端板开口包括一沿所述端板宽度方向延伸的大直径。
6.一种热交换器，包括一铸造而成的组合式端板和容器，包括一个与容器部分成一体的端板部分，所述端板部分的长度大于宽度，所述铸造的端板及容器组件在其端板部分上沿其长度设置有多个最初铸造而成的开口，这些开口用作冷却剂进出所述铸造端板和容器组件的通道；一管件，容纳于端板部分的开口内并穿过所述开口延伸；用于使所述管件相对所述端板密封的装置，以防止围绕所述管件的泄漏。
7.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于所述密封装置包括一弹性的护孔环。
8.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于所述端板部分的开口和管件的剖面为椭圆形。
9.根据权利要求7所述的热交换器，其特征在于所述端板部分的开口、管件的剖面及所述护孔环都是椭圆形的。
10.根据权利要求6所述的热交换器，其特征在于所述组合式铸造端板和容器设置有一矩形的端板部分和一排沿其长度延伸的多个椭圆形端板开口，所述椭圆形端板开口包括一沿所述端板之宽度方向延伸的大直径。
11.一种制造热交换器的方法，包括以下步骤a)提供一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，所述铸造端板和容器的组件在其端板部分上包括至少一个最初铸造而成的开口，而且在其容器部分上包括至少一个最初铸造而成的开口，所述开口用于冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道；b)在热交换器的芯体内形成一个管件，用于插入到端板的开口内；c)将管件密封到端板部分的开口上。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于步骤(c)包括c1)提供一个弹性的护孔环，该弹性护孔环包括一用于在端板开口内延伸的主体部分；c2)将所述护孔环插入到所述端板的开口内；c3)将所述管件插入到所述端板部分的开口内并且穿过所述护孔环的主体部分。
13.根据权利要求11所述的方法，还包括在步骤(c)之前对端板部分的铸造开口进行精加工的步骤。
14.一种制造热交换器的方法，包括以下步骤a)制成一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，所述铸造端板和容器的组件在其端板部分上包括多个最初铸造而成的开口，所述开口用作冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道；b)在热交换器的芯体内形成一个管件，用于插入到端板的开口内；c)将所述管件密封到所述端板部分的开口上。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于步骤(c)包括c1)提供一个弹性的护孔环，该弹性护孔环包括一用于在端板开口内延伸的主体部分；c2)将所述护孔环插入到所述端板的开口内；c3)将所述管件插入到所述端板部分的开口内并且穿过所述护孔环的主体部分。
16.根据权利要求14所述的方法，还包括在步骤(c)之前对端板部分的铸造开口进行精加工的步骤。
17.一种制造热交换器的方法，其包括以下步骤a)分别对应于所需组合式端板和容器的内部结构和外部结构，形成内部模具部分和外部模具部分，这种组合式的结构包括与容器部分成一体的端板部分，所述端板部分和容器部分各包括至少一个开口，以用作冷却剂的通道；b)通过所述端板和容器部分上的开口连接所述内部模具部分和外部模具部分，以在所述外部模具部分内支承所述内部模具部分，并且对应于所述组合式端板与容器的结构在所述模具间形成一空间；c)用熔融的金属充填到所述的空间内并固化熔融的金属，以形成一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，这种铸造的端板与容器组件在端板部分上设置有至少一个开口，在容器部分上设置有至少一个开口，所述开口用作冷却剂进出铸造端板与容器组件的通道；d)从所述外部模具部分上取下所述铸造端板和容器组件；e)从所述铸造端板与容器组件上取下所述内部模具部分；f)将热交换器芯体上的管件插入到所述铸造端板部分上的开口内并将所述管件固定于所述开口内。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述内部模具部分通过所述端板部分上的一个开口从所述铸造端板与容器上被取出。
19.根据权利要求17所述的方法，其特征在于所述内部模具部分通过所述容器上的一个开口从所述铸造端板与容器上被取出。
20.一种制造热交换器的方法，包括以下步骤a)分别对应于所需组合式端板和容器的内部结构和外部结构，形成内部模具部分和外部模具部分，这种组合式的结构包括与容器部分成一体的端板部分，所述端板部分包括多个用作冷却剂通道的开口；b)通过所述端板和容器部分上的开口连接所述内部模具部分和外部模具部分，以在所述外部模具部分内支承所述内部模具部分，并且对应于所述组合式端板与容器的结构在所述模具间形成一空间；c)用熔融的金属充填到所述的空间内并固化熔融的金属，以形成一个端板部分与容器部分成一体的组合式铸造端板和容器，这种铸造的端板与容器组件在端板部分上设置有多个用作冷却剂进出铸造端板与容器组件的通道的开口；d)从所述外部模具部分上取下所述铸造端板和容器组件；e)从所述铸造端板与容器组件上取下所述内部模具部分；f)将热交换器芯体上的管件插入到所述铸造端板部分上的开口内并将所述管件固定于所述开口内。
21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于所述内部模具部分通过所述端板部分上的一个开口从所述铸造端板与容器上被取出。
全文摘要
一种热交换器包括一铸造而成的组合式端板(28a)和容器(100),该组合式结构包括一与容器部分(106)成一体的端板部分(106)。这种铸造端板和容器的部件在其端板部分上设置有多个最初铸造的开口,在其容器部分上设置有至少一个开口,这些开口被用作冷却剂进出铸造端板和容器组件的通道。管件(22)被装配在端板部分的开口并穿过该开口,而且弹性的护孔环(50)将管件密封在端板部分上,以防止围绕管件的泄漏。分别对应于所需组合式的端板和容器的内部结构和外部结构制成一个内部模具部分(110)和外部模具部分(112),其中组合式的端板和容器包括一与容器部分成一体的端板部分。
文档编号F28F9/02GK1268913SQ98808609
公开日2000年10月4日 申请日期1998年8月19日 优先权日1997年8月28日
发明者马尔科·兰伯特, 迈克尔·J·科尔布 申请人:特兰斯普公司